Ebook Bêtông cốt sợi thép: Phần 1 - PGS.TS. Nguyễn Viết Trung (chủ biên)

PGS. TS. NGUYỄN VIẾT TRUNG (Chủ biên) TS. NGUYỄN NGỌC LONG - ThS. PHẠM DUY ANH BÊ TỐNG CÓT SỢI THÉP (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XẢY DỰNG HÀ NỘI-2010 MỞ ĐẦU Trong điều kiện công nghệ, vật liệu xây dựng và điều kiện môi trường ở Việ! Nam hiện nay. nhiều công trình hoặc bộ phận kết cấu đã phát sinh vết nứt Ìgay trong giai đoạn thi công hoặc chỉ sau một thời gian sử dụng ngắn. Nhi vậy có một nhu cầu rất quan trọng là phòng tránh và xử lí các dạng vết nứt :>hát sinh trong quá trình thi công và khai thác các công trình bê tông cốt thép. Có rất nhiều nguyên nhân gây ra vết nứt đối với các cấu kiện bê tông như do cường độ chịu kéo kém của bê tông, co ngót, từ biến hoặc tại các vị trí dặc biệt trorni kết cấu chịu ứng suất rất phức tạp làm cho vật liệu bê tông thôrg thường không đủ khả năng chịu lực, ví dụ như bản mặt cầu bằng bê tônị cốt thép, ụ neo cáp của cầu dây văng; các mối nối quan trọng giữa các đốt iầm trong các cầu ứng dụng công nghệ đúc hẫng hoặc lắp hẫng... Pể giải quỵct vân đề này, người ta đã sử dụng rất nhiều biện pháp như cãní; kéo cốt thép dự ứng lực, dùng các chất phụ gia chống co ngót, hay bố trí cíc loại cốt thép đặc biệt tại các vị trí cần thiết..., tuy nhiên các giải pháp này không phải trường hợp nào cũng có thể phát huy được tác dụng của nó. Bêncạnh đo các nhà khoa học còn tìm các giải pháp để tăng cường khả năng chu lực cua be tong thông qua việc thay đổi một số tính chất của vật liệu này như cho thêm vào bê tông một số cốt liệu muội silic, các loại sợi... Trong các giải pháp trên, giải pháp tăng cường bê tông bằng các vật liệu dạn` sợi là một ý tường được các nhà nghiên cứu quan tâm trên thế giới. Riêig đối với ngành xây dựng dân dụng nói chung hay ngành xây dựng cầu đưcng nói riêng ở Việt Nam thì đây là một vấn đề khá mới mẻ. íợi được dùng đế gia cường bê tông có rất nhiểu loại như sợi thép, sợi cacton, sợi thuỷ tinh, sợi chất dẻo, sợi thực vật... trong đó sợi thép là một chọi lựa khá hợp lí vì giá thành rẻ hơn so với sợi cacbon, sợi thuỷ tinh và khảnãng chịu lực lớn hơn so với sợi chất dẻo, sợi thực vật. pên cạnh đó, bê tông và thép là hai loại vật liệu đã được ứng dụng rất rộm rãi, khả năng làm việc chung với nhau của chúng rất hợp lí và đã được nghẽn cứu khá đầy đủ. Sợi thép có thể thay thế phần nào các thanh cốt thép trorg kết cấu bê tông cốt thép và đem lại một số tính chất ưu việt. Cuốn sách này chỉ giới thiệu về bê tông cốt sợi thép là dạng bê tông cốt sợi có triển vọn> áp dụng rộng rãi nhất. 3 Chương 1 CẤU TẠO CHUNG CỦA BÊ TÔNG CỐT SỢI Việc dùng sợi để tăng cường khả nãng chịu lực cho bê tông xi măng là một ý tướng được đề ra từ rất lâu. Bê tông cốt sợi đã được bắt đầu nghiên cứu từ đầu những năm 1960. Ngàv nav các dạng kết cấu như: dầm, bản, vỏ bằng bê tông xi măng hoặc bê tông cốt thép có gia cường bằng sợi thép nhỏ, sợi polyme, sợi thủy tinh bền kiềm, sợi cacbon, sợi gỗ, sợi thực vật đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng như bước đầu được quan tâm ở nước ta. 1.1. CÁC ÚNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG CốT SỢI THÉP Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng trong một số trường hợp, bê tông cốt sợi thép không thể thay thế hoàn toàn bé tông cốt thép thường, ví dụ như trong trường hợp chịu ứng suất kéo lớn. Bé tông cốt sợi thép cũng không thể thay thế được bê tông cốt thép dự ứng lực nhưng lại có thể kết hợp để tạo thành kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực pha sợi thép với những tính nãng chịu lực đặc biệt. Việc sử dụng cốt thép sợi sẽ làm cải thiện đáng kể các đặc tính chịu lực của bê tông. Trong những trường hợp có vêu cầu riêng về độ ổn định, về hạn chế sử dụng cốt thép hoặc những cóng trình cần phải gia cường (ví dụ bê tông phun làm vỏ hầm, vỏ tầu thuỷ), bê tông cốt sợi thép có thể là một giải pháp hợp lý. Những ưu điểm khác của bê tỏng cốt sợi thép: + Giảm biến dạng do từ biến và biến dạng do co ngót. + Tăng khả năng chống cắt. + Cải thiện vấn đề nứt. Ngoài ra, bè tông cốt sợi thép sẽ là sự chọn lựa rất hợp lí khi ứng dụng cho các cấu kiện chịu lực tập trung lớn. 5 Cộng hoà Liên bang Đức là nước có rất nhiều dự án đã và đang sử dụng bê tông cốt sợi thép từ năm 1989 (đã sản xuất và sử dụng 1.000 - 1.200 tấn bê tông cốt sợi thép). Cho đến nay, Đức là nước sản xuất và sử dụng phần lớn loại vật liệu này. Với số lượng lớn và các công trình nghiên cứu về các dự án xây dựng, các nước thuộc Scandinavia như Na Uy, Thụy Điển đã là những nước đi tiên phong trong việc sử dụng loại vật liệu này, đồng thời giữ vai trò quan trọng trong lĩnh vực này. Bê tông cốt sợi thép cũng đã được sử dụng ở các nước Tây Âu từ cuối những năm 70. Tuy nhiên, cho đến nay Mỹ và Nhật Bản mới là những nước đi tiên phong trong việc sử dụng rộng rãi loại bê tông này. 1.1.1. Tổng quan về sử dụng bê tông cốt sợi thép trong ngành công trình 1.1.1.1. Kết câu và cấu kiện đúc sẵn Bê tông cốt sợi thép là một giải pháp hợp lý đối với nhiều dạng kết cấu. Có thể ứng dụng cả hai loại vật liệu: + Gia cường bê tông bằng sợi thép; + Gia cường bê tông kết hơp sợi thép và cốt thép thanh. Cho dù là dùng loại vật liệu nào thì kết quả đạt được đều rất khả quan. Và việc ứng dụng cốt sợi thép để gia cường bê tông đã đưa giải pháp cho nhiều trường hợp. + Có tải trọng gây uốn diện tích không lớn; + Những chỗ không thể phân bố co ngót hoặc bố trí cốt thép. Bê tông cốt sợi thép đã được ứng dụng để sản xuất nhiều dạng cấu kiện như : + Cấu kiện thanh đúc sẵn. + Ống đúc sẵn. + Vỏ garage. + Tường bê tòng đúc sẵn. Sử dụng bê tông cốt sợi thép cho các cấu kiện trên dẫn đến việc giảm đáng kể cốt thép, đồng thời đáp ứng đủ các yêu cầu về gia cường cấu kiện khi chịu các ứng suất lớn nhất. Các cấu kiện được đúc trong xưởng, tránh được sự ảnh hưởng của thời tiết, cùng với sự giám sát chặt chẽ quá trình sản xuất nên tạo được khả năng sử dụng lý tưởng của bê tông cốt sợi thép. Những ưu điểm của bê tông cốt sợi thép đặc biệt phù hợp với việc sản xuất các tấm mỏng, các cấu kiện nhỏ và vừa. 6 úng dụng bê tông cốt sợi thép đã làm giảm kích thước cấu kiện dẫn đến giảm khối lượng các cấu kiện trên. Bê tông cốt sợi thép có cường độ sớm lớn nên rất phù hợp với quá trình sản xuất hàng loạt. Bê tông cốt sợi thép có khả năng chống cắt lớn nên có thể giảm hoặc thâm chí loại bỏ cốt xiên trong các cấu kiện không chịu lực lớn. Gia cường cốt sợi thép trong bê tông đã làm tăng độ bền của bê tông cốt sợi thép. Giảm co ngót và giảm nứt đáng kể nên bảo vệ cốt thép tốt hơn khi chịu tác động của điều kiện môi trường. Giảm các thanh thép ở các vùng chịu trọng tải tập trung dẫn đến tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho các kết cấu cốt thép phức tạp. 1.1.1.2. Kết cấu mặt dường và tấm sàn công nghiệp Khi sử dụng bê tông cốt sợi thép cho loại kết cấu này, cốt thép thanh thông thường chỉ cần thiết khi khoảng cách giữa các dầm quá lớn hay tấm sàn chịu ứng suất lớn. Khi sử dụng bê tông cốt sợi thép do không phải đặt các lưới cốt thép nên có thể giảm thiểu chiều dày lớp bê tông bảo vệ, dẫn đến chiểu dày tấm bản có thể giảm đi đáng kể so với kết cấu bê tông cốt thép thường. Sử dụng bê tông cốt sợi thép thì độ dày trung bình của tấm sàn từ 15 - 25 cm. Với diện tích sử dụng lớn, chịu được cả tác động của tải trọng rất lớn vì thế đã được ứng dụng rộng rãi để làm các tấm sàn cho các bãi chứa hàng, bãi chứa Container hạng nặng có sử dụng các loại xe vận chuyển và cần cẩu hạng nặng. Để giảm hiện tượng nứt trong các tấm sàn gây ra bởi sự thay đổi thời tiết chẳng hạn thì phải dùng một lượng tương đối lớn cốt thép, nhưng nếu sử dụng bê tông cốt sợi thép thì các vấn đề này đã được giải quyết ổn thoả. Với những đặc tính cơ học đặc biệt: độ nhám, khả năng chống va chạm và khả năng chống ăn mòn bề mặt, bê tông cốt sợi thép đưa ra một giải pháp thực tế hơn so với bê tông cốt thép. Khả năng chống va chạm, chống ăn mòn bề mặt đang được khai thác trong việc thi công, xâv dựng sàn bê tông. Mặc dù chịu tác động của nhiệt độ, biến dạng do co ngót và tải trọng của các phương tiện vận tải lớn, những sàn bê tông có sử dụng bê tông cốt sợi thép trong một số công trình đã khóng xuất hiện bất cứ hiện tượng nứt nào sau khoảng gần một năm sử dụng. 7 ... - tailieumienphi.vn